מהו מול בכימיה?

יחידת ספירה, כמו תריסר

אנשים משתמשים במילים מיוחדות כדי לספור דברים בקבוצות: זוג הוא 2, תריסר הוא 12 וחבילת נייר היא 500 דפים. גם כימאים צריכים מילה לקבוצה, כי אטומים קטנים ורבים מכדי לספור אותם אחד אחד. היחידה שלהם היא המול, שנכתבת mol.

מול אחד של כל דבר מכיל 6.022 × 10²³ חלקיקים, כלומר 602,200,000,000,000,000,000,000. החלקיקים יכולים להיות אטומים, מולקולות או יונים, ולכן כדאי לציין איזה מהם: מול אחד של מים פירושו 6.022 × 10²³ מולקולות מים.

כדי לקבל תחושה עד כמה זה עצום, דמיינו שאתם סופרים חלקיק אחד בכל שנייה בלי להפסיק לעולם. ספירה עד מול אחד הייתה לוקחת כ-19 קוודריליון שנים, יותר ממיליון פעמים גיל היקום.

מספר אבוגדרו

המספר 6.022 × 10²³ נקרא מספר אבוגדרו, או קבוע אבוגדרו, לכבוד המדען האיטלקי אמדאו אבוגדרו. במקור הוא נבחר כך שלמול אחד של אטומי פחמן-12 תהיה מסה של 12 גרם. מאז 2019 ערכו נקבע במדויק כ-6.02214076 × 10²³, אבל 6.022 × 10²³ מדויק מספיק כמעט לכל בעיה.

מסה מולרית: מהטבלה המחזורית לגרמים

המסה המולרית של יסוד היא המסה של מול אחד מאטומיו, הנמדדת בגרמים למול (g/mol). היא שווה למספר של המסה האטומית בטבלה המחזורית. המסה האטומית של פחמן היא 12.011, ולכן למול אחד של אטומי פחמן יש מסה של 12.011 g. זו של חמצן היא 15.999, ולכן למול אחד של אטומי חמצן יש מסה של 15.999 g.

בתרכובת, מחברים את המסות המולריות של כל האטומים שבנוסחה. במים, H₂O, יש 2 אטומי מימן ואטום חמצן 1: 2 × 1.008 + 15.999 = 18.015 g/mol. פחמן דו-חמצני, CO₂: 12.011 + 2 × 15.999 = 44.009 g/mol. מלח שולחן, NaCl: 22.99 + 35.45 = 58.44 g/mol.

6Cפחמן12.011

המרת גרמים למולים

כדי להמיר מסה בגרמים למולים, מחלקים במסה המולרית: מולים = מסה ÷ מסה מולרית. הגרמים מצטמצמים ומשאירים מולים, וזו דרך טובה לבדוק שחילקתם בכיוון הנכון.

דוגמה פתורה: כמה מולים יש ב-250 g של מים, בערך כוס מלאה? המסה המולרית של מים היא 18.015 g/mol, ולכן 250 ÷ 18.015 = 13.88 mol, מעוגל לשתי ספרות אחרי הנקודה.

כדי למצוא את מספר המולקולות, מכפילים את המולים במספר אבוגדרו: 13.88 × 6.022 × 10²³ ≈ 8.36 × 10²⁴ מולקולות מים בכוס אחת.

המרת מולים לגרמים

כדי ללכת בכיוון ההפוך, מכפילים את מספר המולים במסה המולרית: מסה = מולים × מסה מולרית.

דוגמה פתורה: מהי המסה של 2.5 mol של מלח שולחן? 2.5 mol × 58.44 g/mol = 146.1 g. דוגמה נוספת: מהי המסה של 0.5 mol של פחמן דו-חמצני? 0.5 mol × 44.009 g/mol = 22.00 g, והכמות הזו מכילה 0.5 × 6.022 × 10²³ = 3.011 × 10²³ מולקולות.

חשבו על המול כעל גשר. מחלקים גרמים במסה המולרית כדי לקבל מולים, ואחר כך מכפילים מולים ב-6.022 × 10²³ כדי לקבל חלקיקים. כדי לחזור מחלקיקים לגרמים, עושים את הצעדים ההפוכים בסדר הפוך.